0.05級數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置建標(biāo)重復(fù)性、穩(wěn)定性和不確定度評定

周建童 / 中國人民解放軍91656部隊

0 引言

一般壓力表作為壓力測量常用儀表，在各行各業(yè)使用十分廣泛。一般壓力表按測壓類別分為壓力表、壓力真空表和真空表。為保證一般壓力表的量值準(zhǔn)確可靠，儀表使用單位可以建立數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置，使用0.05級數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置開展測量范圍為-0.1～60 MPa、1.0級及以下一般壓力表的量值傳遞。

1 測量標(biāo)準(zhǔn)的組成和工作原理

1.1 標(biāo)準(zhǔn)的組成

標(biāo)準(zhǔn)主要由數(shù)字壓力計和壓力校驗(yàn)臺組成，其性能參數(shù)如表1所示。

表1 主標(biāo)準(zhǔn)器及其配套設(shè)備性能

1.2 工作原理

標(biāo)準(zhǔn)裝置采用數(shù)字壓力計作為標(biāo)準(zhǔn)器，檢定時按圖1的方式連接，采用直接比較法進(jìn)行量值傳遞。壓力校驗(yàn)臺通過手泵產(chǎn)生壓力，對數(shù)字壓力計和被檢壓力表同時產(chǎn)生相同的壓力，分別讀取數(shù)字壓力計和被檢壓力表測量值，計算被檢壓力表的示值誤差、回程誤差及輕敲位移，判斷被檢表的測量值是否符合技術(shù)要求。

圖1 數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置工作原理

1.3 依據(jù)的規(guī)程

1）JJG 52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規(guī)程。

2）GJB 2749A-2009《軍事計量測量標(biāo)準(zhǔn)建立與保持通用技術(shù)要求》。

2 測量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性

根據(jù)GJB 2749A-2009《測量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性的測試方法》，本文選用重復(fù)性較好的0.1級數(shù)字壓力計作為被測對象，考核0.05級數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置的重復(fù)性。

1）0～0.6 MPa數(shù)字壓力計重復(fù)性測試

選取測量范圍：0～1 MPa，準(zhǔn)確度等級：0.1級，編號為689090的數(shù)字壓力計為被測件，利用本標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行重復(fù)性測試。在標(biāo)準(zhǔn)裝置量程內(nèi)選取高、中、低三點(diǎn)，在重復(fù)性條件下每一點(diǎn)測量10次，計算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差作為測量重復(fù)性。選取0.1 MPa、0.3 MPa、0.6 MPa三點(diǎn)為測量點(diǎn)，結(jié)果見表2～4。

表2 0.1 MPa點(diǎn)的測量結(jié)果

表3 0.3 MPa點(diǎn)的測量結(jié)果

表4 0.6 MPa點(diǎn)的測量結(jié)果

2）其他測量范圍數(shù)字壓力計的重復(fù)性

計算同上。

3 測量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性

1）0～0.6 MPa數(shù)字壓力計穩(wěn)定性測試

根據(jù)GJB 2749A-2009，該標(biāo)準(zhǔn)裝置的穩(wěn)定性通過測量0～1 MPa，準(zhǔn)確度等級：0.1級，編號：130809的數(shù)字壓力計，選取高、中、低三點(diǎn)，每隔三個月利用本標(biāo)準(zhǔn)裝置對其進(jìn)行一組6次的重復(fù)測量，取其平均值作為該組測量結(jié)果，連續(xù)測量4組，計算測量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性應(yīng)小于測量標(biāo)準(zhǔn)最大允許誤差的絕對值。

表5 測量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性測量數(shù)據(jù) 單位：MPa

測量m= 4組數(shù)據(jù)，由于m＜ 6，采用極差法計算sm，d4= 2.06

結(jié)論：由于sm均小于最大允許誤差±0.000 3 MPa的絕對值，所以測量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性滿足要求。

2）其他測量范圍數(shù)字壓力計的穩(wěn)定性

計算同上。

4 測量標(biāo)準(zhǔn)性能驗(yàn)證

根據(jù)GJB 2749A-2009，0.05級數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置采用檢定法進(jìn)行驗(yàn)證。用高一級測量標(biāo)準(zhǔn)對本數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行檢定，檢定結(jié)論應(yīng)符合本測量標(biāo)準(zhǔn)的性能要求。

本0.05級數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置中所有規(guī)格的數(shù)字壓力計經(jīng)高一級計量技術(shù)機(jī)構(gòu)的高一級測量標(biāo)準(zhǔn)檢定，符合0.05級，故本測量標(biāo)準(zhǔn)的性能得到驗(yàn)證。

5 測量結(jié)果的不確定度評定

5.1 概述

1）測量依據(jù)：JJG 52-2013；

2）環(huán)境條件：15～25 ℃，小于 85% RH；

3）測量標(biāo)準(zhǔn)：0.05 級，-0.1～60 MPa；

4）測量對象：1.6級，0～1 MPa的一般壓力表；

5）測量方法：比較法；

6）使用條件：符合上述條件的測量結(jié)果，一般可參照使用本不確定度評定方法。

5.2 測量不確定度來源

根據(jù)壓力測量原理和方法，建立被測量的數(shù)學(xué)模型。該標(biāo)準(zhǔn)裝置采用數(shù)字壓力計作為標(biāo)準(zhǔn)器，采用直接比較法進(jìn)行量值傳遞。整套設(shè)備由數(shù)字壓力計、被檢壓力表和壓力校驗(yàn)臺組成。與測量標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的不確定度來源有：

1）測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度u1；

2）主標(biāo)準(zhǔn)器誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度u2；

3）被檢表估讀引入的標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度u3；

4）環(huán)境溫度引入的標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度u4。

5.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

1）測量重復(fù)性引入的測量不確定度u1

在符合檢定條件的情況下，數(shù)字壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置在0.6 MPa點(diǎn)檢定測量范圍為0～1 MPa，準(zhǔn)確度等級為1.6級，型號為YC-100型的一般壓力表，進(jìn)行10次測量，結(jié)果如表6所示。

表6 YC-100型的一般壓力表10次測量結(jié)果

2）主標(biāo)準(zhǔn)器誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度u2

標(biāo)準(zhǔn)器采用0～2.5 MPa數(shù)字壓力計，準(zhǔn)確度等級為0.05級，檢定0.6 MPa點(diǎn)時的允許誤差為±0.001 25 MPa，區(qū)間半寬a= 0.001 25 MPa，按均勻分布估計，k=則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

3）被檢表估讀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3

該壓力表的最小分度值為0.02 MPa，規(guī)程規(guī)定人員估讀到最小分度值的1/5，故半寬a= 0.002 MPa，按均勻分布估計，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定為

4）環(huán)境溫度引入的標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度u4

規(guī)程規(guī)定一般壓力表的環(huán)境溫度為（20±5）℃，按數(shù)字壓力計技術(shù)說明書規(guī)定，在該溫度條件下對標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度等級無影響。

5.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

由于各分量之間相互獨(dú)立，互不相關(guān)，因此

5.5 擴(kuò)展不確定度

取k= 2，擴(kuò)展不確定度為

U=kuc= 0.004 MPa，k= 2

6 結(jié)語

本文根據(jù)GJB 2749A-2009的要求，結(jié)合具體數(shù)據(jù)對0.05級數(shù)字壓力計的建標(biāo)進(jìn)行技術(shù)分析，建立測量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報告模板，為同行建標(biāo)提供參考。